第七章萃取精选文档.ppt

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1、第七章萃取2023/1/91本讲稿第一页，共四十一页混混分分离离合合溶剂回收溶剂回收溶剂回收溶剂回收原料原料F溶剂溶剂S萃取相萃取相E萃余相萃余相R萃取液萃取液E萃余液萃余液R可以是液可以是液体或固体体或固体(S/L).液体液体(L)萃取过程及分类萃取过程及分类若是若是液体液体称为称为液液液萃取液萃取(L(L L)L)若是若是固体固体称为称为固固液浸取液浸取(S(S L)L)回收的主要成分在回收的主要成分在E中则称为萃取过程中则称为萃取过程回收的主要成分在回收的主要成分在R中则称为洗涤过程中则称为洗涤过程2023/1/92本讲稿第二页，共四十一页萃取的基本流程萃取的基本流程 萃取萃取单组分萃取

2、单组分萃取 双组分萃取（回流萃取）双组分萃取（回流萃取）单级萃取或并流接触萃取单级萃取或并流接触萃取多级错流萃取多级错流萃取 多级逆流萃取多级逆流萃取 连续逆流萃取连续逆流萃取 反应萃取反应萃取超临界萃取超临界萃取2023/1/93本讲稿第三页，共四十一页萃取在工业上的应用萃取在工业上的应用 1、液液萃取在石油化工中的应用、液液萃取在石油化工中的应用分离轻油裂解和铂重整产生的芳烃和非芳烃混合物分离轻油裂解和铂重整产生的芳烃和非芳烃混合物 用酯类溶剂萃取乙酸，用丙烷萃取润滑油中的石蜡用酯类溶剂萃取乙酸，用丙烷萃取润滑油中的石蜡2、在制药、生物化工和精细化工中的应用、在制药、生物化工和精细化工中的

3、应用 中草药提取中草药提取以醋酸丁酯为溶剂萃取含青霉素的发酵液以醋酸丁酯为溶剂萃取含青霉素的发酵液香料工业中用正丙醇从亚硫酸纸浆废水中提取香兰素香料工业中用正丙醇从亚硫酸纸浆废水中提取香兰素 食品工业中食品工业中TBP从发酵液中萃取柠檬酸从发酵液中萃取柠檬酸 3、湿法冶金中的应用、湿法冶金中的应用用溶剂用溶剂LIX63-65等螯合萃取剂从铜的浸取液中提取铜等螯合萃取剂从铜的浸取液中提取铜2023/1/94本讲稿第四页，共四十一页7.1 7.1 液液萃取液液萃取 7.1.17.1.1萃取原理萃取原理 在在欲欲分分离离的的液液体体混混合合物物中中加加入入一一种种与与其其不不溶溶或或部部分分互互溶溶

4、的的液液体体溶溶剂剂，经经过过充充分分混混合合，利利用用混混合合液液中中各各组组分分在在溶溶剂剂中中溶溶解解度度的的差异差异而实现分离的一种单元操作。而实现分离的一种单元操作。溶质溶质 A A：混合液中欲分离的组分混合液中欲分离的组分 solute稀释剂（原溶剂）稀释剂（原溶剂）B B：混合液中的溶剂混合液中的溶剂 diluent萃取剂萃取剂S S：所选用的溶剂所选用的溶剂 extractant2023/1/95本讲稿第五页，共四十一页7.1.2基本过程基本过程描述描述混合液混合液A+B萃取剂(溶剂S)萃取相(S+A+B)萃余相萃余相(B+A+S)搅拌加料加料混合混合分相分相排除排除纯化和回收

5、纯化和回收2023/1/96本讲稿第六页，共四十一页三元物系三元物系 溶溶质质A A可可溶溶于于稀稀释释剂剂B B及及萃萃取取剂剂S S中中，但但萃萃取剂取剂S S与稀释剂与稀释剂B B不互溶不互溶 溶溶质质A A可可溶溶于于稀稀释释剂剂B B及及萃萃取取剂剂S S中中，稀稀释释剂剂B B与萃取剂与萃取剂S S也可部分互溶也可部分互溶 三三元元混混合合液液中中有有两两对对组组分分可可部部分分互互溶溶，即即溶溶质质A A与与萃萃取取剂剂S S部部分分互互溶溶，稀稀释释剂剂B B与与萃萃取取剂剂S S也部分互溶也部分互溶 2023/1/97本讲稿第七页，共四十一页7.1.3 组成在三角形相图上的表

6、示方法组成在三角形相图上的表示方法 1、三元组成在三角形相图中的表示法、三元组成在三角形相图中的表示法 三个顶点：三个顶点：纯物质 三三条条边边上上的的点点：二元混合物的组成ABSHMDEGFKH点 的组成为正三角正三角垂线、平行线垂线、平行线2023/1/98本讲稿第八页，共四十一页 三角形内的任一点：三角形内的任一点：一定组成的三元混合物一定组成的三元混合物M M点的组成为：点的组成为：直角三角形相图直角三角形相图 M M点的横坐标表示萃取剂点的横坐标表示萃取剂S S的质量百分数的质量百分数 纵坐标表示溶质纵坐标表示溶质A A的质量百分数的质量百分数 2023/1/99本讲稿第九页，共四十

7、一页2 2、杠杆法则、杠杆法则 三点共线三点共线 M M点：合点点：合点 D D、C C：差点：差点D DC C线段成比例线段成比例 萃取物料衡算的依据萃取物料衡算的依据 2023/1/910本讲稿第十页，共四十一页7.1.4 液液-液平衡关系在三角形相图上的表示法液平衡关系在三角形相图上的表示法 1、溶解度曲线与联结线（共轭线）、溶解度曲线与联结线（共轭线）1）溶解度曲线）溶解度曲线 单相区两相区FMRE共轭相：共轭相：R相和E相联结线（共轭线）：联结线（共轭线）：RE萃余相萃余相萃取相萃取相三三元元物物有有两两对对部部分互溶时分互溶时extract phaseremain phase萃取操

8、作区域萃取操作区域2023/1/911本讲稿第十一页，共四十一页2）溶解度曲线的实验方法）溶解度曲线的实验方法 R2E2M2R1E1M1R3E3M32023/1/912本讲稿第十二页，共四十一页2、辅助曲线和临界混溶点、辅助曲线和临界混溶点辅助线的作法辅助线的作法 C1C2C3P辅助线辅助线 的作用：的作用：求任一平衡液相的共轭相 REP点：点：临界混溶点或褶点 特征是什么？2023/1/913本讲稿第十三页，共四十一页 3 3、分配系数和分配曲线、分配系数和分配曲线1 1）分配系数）分配系数 分配系数表达了某一组分在两个平衡液相中的分配关系。分配系数表达了某一组分在两个平衡液相中的分配关系。

9、k kA A值与联结线的斜率值与联结线的斜率有关有关。2023/1/914本讲稿第十四页，共四十一页联结线的斜率联结线的斜率0 0 k kA A1 1，y yA Ax xA A 联结线的斜率为联结线的斜率为0 0 k kA A=1=1，y yA A=x=xA A 联结线的斜率联结线的斜率0 0 k kA A1 1，y yA A x xA A k kA A值愈大，萃取分离的效果愈好。值愈大，萃取分离的效果愈好。2023/1/915本讲稿第十五页，共四十一页 2 2）分配曲线）分配曲线 分配曲线的数学表达式分配曲线的数学表达式 y=xy=xP P从从R开始开始2023/1/916本讲稿第十六页，共

10、四十一页4、温度对相平衡关系的影响、温度对相平衡关系的影响 物系的温度升高，溶质在溶剂中的溶解度加大物系的温度升高，溶质在溶剂中的溶解度加大 温度升高，分层区面积缩小温度升高，分层区面积缩小 T1T2T3 2023/1/917本讲稿第十七页，共四十一页7.1.5、萃取过程在三角形相图上的表示、萃取过程在三角形相图上的表示 FMRE萃余液萃余液萃取液萃取液萃余相萃余相萃取相萃取相M最浓萃取液最浓萃取液最小溶剂比最小溶剂比min FS 2023/1/918本讲稿第十八页，共四十一页7.1.6、萃取剂的选择、萃取剂的选择1、萃取剂的选择性和选择性系数、萃取剂的选择性和选择性系数 1）萃取剂的选择性）

11、萃取剂的选择性 2023/1/919本讲稿第十九页，共四十一页=1=1，A A、B B两组分用萃取分离不适宜；两组分用萃取分离不适宜；11，萃萃取取时时组组分分A A可可以以在在萃萃取取相相中中浓浓集集，越越大大，组组分分A A与与B B萃萃取取分离的效果越好。分离的效果越好。2 2）选择性系数和分配系数的关系）选择性系数和分配系数的关系 k kA A愈大，愈大，k kB B愈小，选择性系数愈大愈小，选择性系数愈大 选择性系数表示萃取剂对组分选择性系数表示萃取剂对组分A A，B B溶解能力差别的大小溶解能力差别的大小2 2、萃取剂、萃取剂S S与稀释剂与稀释剂B B的互溶度的互溶度 组分组分B

12、 B与与S S的互溶度影响溶解度曲线的形状和分层面积。的互溶度影响溶解度曲线的形状和分层面积。2023/1/920本讲稿第二十页，共四十一页 B B、S S互互溶溶度度小小，分分层层区区面面积积大大，可可能能得得到到的的萃萃取取液液的的最最高高浓浓度度y ymaxmax较高。较高。B B、S S互溶度愈小，愈有利于萃取分离。互溶度愈小，愈有利于萃取分离。B B、S S完全不互溶，溶解度曲线如何？完全不互溶，溶解度曲线如何？Emax Emax如何？如何？2023/1/921本讲稿第二十一页，共四十一页3、萃取剂回收的难易 被分离体系相对挥发度大，用蒸馏方法分离；如果接近1，可用反萃取，结晶分离等

13、方法。4、萃取剂的其它性质 1）萃取剂的密度萃取剂与被分离混合物应有较大的密度差2）界面张力界面张力较大时，有利于分层；界面张力过大，难以使两相混合良好；2023/1/922本讲稿第二十二页，共四十一页界面张力较小时，两相难以分离。界面张力较小时，两相难以分离。首要考虑的还是满足分层的要求。首要考虑的还是满足分层的要求。一般不选界面张力过小的萃取剂。一般不选界面张力过小的萃取剂。3 3）粘度）粘度 粘度小对萃取剂有利粘度小对萃取剂有利 5 5、一般工业要求、一般工业要求 化化学学稳稳定定性性、不不易易聚聚合合、分分解解，有有足足够够的的热热稳稳定定性性，抗抗氧氧化化的的稳稳定定性性，对对设设备

14、备的的腐腐蚀蚀性性小小，无无毒毒，来来源源容容易易，价价格格便便宜等宜等 2023/1/923本讲稿第二十三页，共四十一页7.1.7 单级萃取的流程与计算单级萃取的流程与计算 1、单级萃取的流程、单级萃取的流程 原料液F萃取剂S萃余相R萃取相E2、单级萃取的计算、单级萃取的计算1）萃取剂和稀释剂部分互溶的体系）萃取剂和稀释剂部分互溶的体系2023/1/924本讲稿第二十四页，共四十一页FREMERDG2023/1/925本讲稿第二十五页，共四十一页2）萃取剂与稀释剂不互溶的体系）萃取剂与稀释剂不互溶的体系 萃取相中溶质萃取相中溶质A的浓度的浓度(比质量浓度比质量浓度)萃余相中溶质萃余相中溶质A

15、 的浓度的浓度(比质量浓度比质量浓度)与百与百分浓分浓度关度关系系原料液F萃取剂S萃余相R萃取相E2023/1/926本讲稿第二十六页，共四十一页当萃取剂为纯溶剂时，Y0=0 单级萃取的操作线方程单级萃取的操作线方程 XFE1X1Y12023/1/927本讲稿第二十七页，共四十一页（2）操作型问题。规定单级萃取的分离要求，如萃余相操作型问题。规定单级萃取的分离要求，如萃余相组成组成X，求所需溶剂用量，可在图中根据，求所需溶剂用量，可在图中根据X确定确定D(X，Y)，连接连接C、D得到操作线得到操作线CD，根据操作线斜率即可求出所需，根据操作线斜率即可求出所需的溶剂用量。的溶剂用量。（1）设设计

16、计型型问问题题。已已知知原原料料液液处处理理量量和和组组成成，给给 定定 溶溶 剂剂用用量量和和组组成成，在在图图中中可可确确定定C(XF,Y0），按按斜斜率率（-B/S）作作操操作作线线，与与分分配配曲曲线线的的交交点点D即即为为该该过过程程获获 得得 的的 萃萃 取取 相相和和 萃萃 余余 相相 的的 组组 成成 点点。2023/1/928本讲稿第二十八页，共四十一页2、多级错流接触萃取的流程与计算、多级错流接触萃取的流程与计算 1、多级错流接触萃取的流程、多级错流接触萃取的流程 2023/1/929本讲稿第二十九页，共四十一页2、多级错流萃取的计算、多级错流萃取的计算 1）萃取剂和稀释剂

17、部分互溶的体系）萃取剂和稀释剂部分互溶的体系 M1R1E1M2R2E2M3E3R32023/1/930本讲稿第三十页，共四十一页2）萃取剂和稀释剂不互溶的体系）萃取剂和稀释剂不互溶的体系 对第一级：第2到N级：错流萃取每一级的操作线方程错流萃取每一级的操作线方程 a）直角坐标图解法2023/1/931本讲稿第三十一页，共四十一页OEY0XFV-B/S1E1X1Y1U-B/S2E2X2Y2-B/S32023/1/932本讲稿第三十二页，共四十一页b）解析法分配曲线：设：萃取因子2023/1/933本讲稿第三十三页，共四十一页3、多级逆流萃取的流程与计算、多级逆流萃取的流程与计算 1、多级逆流萃取

18、的流程、多级逆流萃取的流程 2023/1/934本讲稿第三十四页，共四十一页2、多级逆流萃取的计算、多级逆流萃取的计算1）萃取剂与稀释剂部分互溶的体系）萃取剂与稀释剂部分互溶的体系 FRNME1R1E2R2E32023/1/935本讲稿第三十五页，共四十一页对第一级作总物料衡算 对第二级作总物料衡算 依此类推，对第n级作总物料衡算 2023/1/936本讲稿第三十六页，共四十一页操作点操作点 2）萃取剂与稀释剂不互溶的体系）萃取剂与稀释剂不互溶的体系a）直角坐标图解法在第一级与第N级间作溶质A的物料衡算 逆流萃取的操作线方程逆流萃取的操作线方程 2023/1/937本讲稿第三十七页，共四十一页XYOEXFY1P1XNSE1P22023/1/938本讲稿第三十八页，共四十一页b）解析法3）多级逆流萃取的最小溶剂用量多级逆流萃取的最小溶剂用量 XYOEXRXFk1k2kminMmin2023/1/939本讲稿第三十九页，共四十一页4、连续逆流萃取的流程与计算连续逆流萃取的流程与计算 1、连续逆流萃取的流程、连续逆流萃取的流程 2023/1/940本讲稿第四十页，共四十一页2、连续逆流萃取的计算、连续逆流萃取的计算1）理论级当量高度法）理论级当量高度法 2）传质单元法）传质单元法当分配曲线为直线时，萃余相总传质单元数的解析计算式为：2023/1/941本讲稿第四十一页，共四十一页